【名师同步导学】2013-2014学年高中物理 第2章 第1节 电源和电流课件 新人教版选修3-1
表达式为I＝nqv.
3.导体内三种速率的比较
电流微观表达式为I＝nqSv，其中v表示电荷定向移
动的速率．实际上电荷的运动存在三种速率，下面对电荷 的三种速率进行区别.
自由电荷定 自由电荷定向移动形成电流，其中电荷定 向移动速率 向移动的速率一般为10－5 m/s的数量级 无规则热 运动速率
对应学生用书P40
本章为电学的基础知识，它是在初中学过的电学知
识的基础上，进行加深和拓展，主要讨论了电源的作 用、电路的组成结构、电流、电压和功率的分配、电路 中的能量转化以及电路的简单设计等．
本章的重点是理解电动势、路端电压和内电压的关
系，理解闭合电路欧姆定律的内容和表达式，电路的分
析和计算，理解测量电源电动势和内阻的方法．难点是 负载对电源输出功率的影响、电路的设计以及电阻测量 等电学实验(包括灵活应用实验的基本方法和技能解决实 验问题、电路的设计等)．
本章内容可分为三部分：第一部分以部分电路欧姆 定律为中心，主要研究直流电路的基本参量、串并联电
路的规律、伏安法测电阻、电功和电热等问题；第二部
分以闭合电路的欧姆定律为中心，主要研究了电源的作 用、闭合电路中功率的分配和能量转化关系、电路的分 析和计算等问题；第三部分以电流表、电压表、滑动变 阻器的使用为中心，结合学生实验，研究了仪器的选择 和使用、数据的处理和误差分析等问题．
有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流 需要同时满足两个条件： (1)电路中有电源．
(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接
起来． 所以只有电源，电路不闭合也不会有持续电流．
恒定电场 1．形成
导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的
电荷共同形成的合电场． 2．特点 导线内的电场线和导线平行；电荷的分布是稳定 的；导线内的电场是沿导线切线方向的稳定电场．
如 图 所 示 ， 在 NaCl 溶 液 中 ， 正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2 s内有
1.0×1018 个Na ＋ 和1.0×1018 个Cl － 通过溶液内部的横截面
M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？
解析：NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－，它 们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向规定为
3．对于有关的电学实验，要从基本原理、基本方法
入手，循序渐进，逐步掌握．对于每个实验，都要从实
验原理、实验方法、实验步骤、注意事项、数据处理和 误差分析等方面去分析，还要注意重要仪器的使用方法 和读数规则等．
第1节
电源和电流
教材要点解读
对应学生用书P40
电源 1．电源的定义
电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正
导体中的自由电子在不停地做无规则运 动，由于沿各个方向无规则运动的机会相 等，故不能形成电流．常温下自由电子热 运动的速率的数量级为105 m/s
等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处 电场传播速 以真空中的光速c形成恒定电场，在恒定电 率(或电流 场的作用下，电路中各处的自由电子几乎 传导速率) 同时开始定向移动，整个电路也几乎同时 形成了电流
(2)两种电场的区别 ①导体中要建立稳恒电流就必须将导体与电源相连
接，形成一闭合的回路．而静电场的建立只需要有电荷
存在； ②静电平衡状态下的导体内部场强为零，而在稳恒 电流条件下导体内部场强不为零； ③在一般情况下，静电场的电场线并不是电荷运动 的轨迹线，但是导体中恒电场的电场线就是电荷运动 的轨迹线．
3．恒定电场与静电场的关系
在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变
化，其基本性质与静电场相同．在静电场中所学的电 势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样 适用．
(1)两种电场的共性
①它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电
能； ②它们对处于其中的电荷都有静电力的作用； ③在这两种电场中移动电荷时相应的静电力一般都 要做功．
负极之间存在一定电势差的装置。 2．电源的作用 (1)从电荷移动角度看 电源的作用就是移送电荷，维持电源正、负极间有
一定的电势差，从而保持电路中有持续电流．
电源在内部能把电子从正极A搬运到负极B，如图所 示．
(2)从能量转化的角度看
搬运电荷的过程就是克服静电力做功的过程，是将 其他形式的能转化为电能的过程．
－19
＋1.0×1018×1.6×10 2
－19
(4)电流的定义 ①定义：通过导体横截面的电荷量q与通过这些电荷
量所用时间t的比值．
②定义式：I＝q/t. ③单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，符 号是A，通常用的单位还有毫安、微安，1 A＝103 mA＝ 106 μA. (5)恒定电流：大小方向都不随时间变化的电流称为 恒定电流．
不同导体中电流的计算方法 q (1)金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝ t 计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电 荷量．
本章重点： 理解电动势、路端电压和内电压的关 系，理解闭合电路欧姆定律的内容和表达式，电路的分 析和计算，理解测量电源电动势和内阻的方法． 本章难点：负载对电源输出功率的影响、电路的设
计以及电阻测量等电学实验(包括灵活应用实验的基本方
法和技能解决实验问题、电路的设计等).
对应学生用书P40
1.在本章学习中要掌握分析解决问题的方法，比如动
恒定电流 1．电流
(1)电流的形成：电荷的定向移动形成电流．
(2)产生电流的条件 ①内因：存在自由电荷． ②外因：导体两端存在电势差． 导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中 的自由电荷在电场力作用下发生定向移动，形成电流．
(3)电流的方向：人们规定正电荷移动的方向为电流
的方向．
①在金属导体中，电流的方向与自由电子的定向移 动方向相反．在电解液中，电流的方向与正离子定向移 动方向相同，与负离子定向移动方向相反． ②电流是标量．
q (2)电解液中的自由电荷是正、负离子，运用 I＝ t 计算 时， 应是同一时间内正、 q 负两种离子通过横截面的电荷量 的绝对值之和． (3)处于电离状态的气体中的自由电荷既有正、 负离子， q 也有自由电子，利用公式 I＝ t 求气体导电电流时，q 应是 三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．
【解析】
q＝It＝1×10 3×1 C＝1×10 q e ＝
－
－3
C，
－
设电子的数目为n，则：n＝ 6.25×1015(个)． 当“220 mA. V 60
－
1×10 3 1.6×10－19
＝
W”的白炽灯正常发光时，I＝273
q＝It＝273×10 3×20 C＝5.46 C. 设电子的数目为N，则 q 5.46 19 N＝e ＝ －19≈3.4×10 (个)． 1.6×10
正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na＋定向移
动方向相同，即由A指向B. Na ＋ 和Cl － 都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝ 1.6×10－19 C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动， Cl－由B向A运动，
负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运 动，可见，每秒钟通过M横截面的电荷量为两种离子电荷 q |q1|＋|q2| 量的绝对值之和，则有I＝ t ＝ t ＝ 1.0×1018×1.6×10
电流大小的计算方法 如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过 导体横截面的自由电子数是多少？若“220 V 横截面的电子数目是多少个？ 【分析】 根据公式q＝It计算，注意单位的统一， 记住每个电子所带电荷量e＝1.6×10－19 C. 60W”的
白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s内通过灯丝的
零
【解析】
导体中有大量的自由电子，总在不停地
做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t内，通过导
体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流是
0，故A错．电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运 算法则．为了便于研究电流，人们规定正电荷定向移动的 方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向移动，故B 错．在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之 一，故C正确．对于导体，其两端电势差是0时，导体内 无电场，电子不能定向移动，故电流是0，D正确． 【答案】 CD
【答案】 6.25×1015 3.4×1019
【方法总结】
(1)认真审题，明确导电的是什么粒子．
(2)由题设条件求出时间t内通过某一横截面的电荷量 q.注意若有正、负电荷同时通过某一横截面时，那么在一 段时间内通过这一横截面的电荷量等于正、负电荷电荷量 的绝对值之和． (3)由定义式I＝q/t求出电流大小．
(3)结论：由此可见，从微观上看，电流决定于导体
中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定
向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．
使用公式I＝nqSv计算时，一定要注意以下几点： (1)各个物理量都要用国际单位． (2)正确理解各符号的意义，特别是n表示导体中单位
体积内的自由电荷数，v表示自由电荷定向移动速度的大
2．电流的微观表达式 (1)建立模型：如图所示，AD表示粗细均匀的一段长
为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导
体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每 单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为 q.
(2)理论推导 AD 导体中的自由电荷总数：N＝nlS. 总电荷量 Q＝Nq＝nlSq. l 所有这些电荷都通过横截面 D 所需要的时间：t＝v. Q nlSq 根据公式 q＝It 可得：导体 AD 中的电流：I＝ t ＝ l/v ＝nqSv.
由I＝nqSv可以看出，同一段导体，横截面积越大的 位置，自由电荷定向移动的速率越小，如图所示．
解题方法指导
对应学生用书P42
对电流的理解与辨析
【金版教程】2014年高中物理 第二章《第1节 电源和电流》课件 新人教版选修3-1解读
q ②q＝It是I＝ t 的变形，是求电荷量的重要公式．其中I是电 流在时间t内的平均值．
5．电流是标量 电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不 是矢量而是标量．
q (1)公式I＝ t 中q是时间t内通过某横截面的电荷量，不是单 位横截面的电荷量． q (2)用公式I＝ t 计算电流大小时，只需代入电荷量的绝对 值，且q要与时间t相对应．
背核心语句 1. 电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续 电流． 2. 恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流，产生 电流的条件是导体内有自由电荷，且导体两端存在电压． q 3. 电流的大小为I＝ t ，方向规定为正电荷定向移动的方 向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反.
01课前自主学习
[解析]
电荷的定向移动形成电流，电流在金属导体中的
传导速率等于光速，而金属导体中自由电子的定向移动速率比 光速小得多，A、B、C错，D对．
[答案]
D
[易错分析] 本题易错选项及错误原因分析如下： 易错选项 错误原因 混淆电流的传导速率与自由电子的定向移 A 动速率，两者不同，实际上电流的传导速 率远大于自由电子的定向移动速率
×2×5×1018 C＋1.6×10－19×1×1.0×1019 C＝3.2 C. q 由电流的定义式知：I＝ t ＝3.2 A，故正确选项为D.
[答案]
D
解题技巧
金属导体导电时涉及的几种速率
1.三种速率概念 (1)电子定向移动的速率：电子在金属导体中的平均运动速 率． (2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率．
3．电流的方向 (1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定 向移动的方向与电流的方向相反． (2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与 自由电子定向移动的方向相反．
高中物理第2章1电源和电流课件选修31高二选修31物理课件
述正确的是( )
A．电源的作用是使电源的正、负极两端保持一定的电势差
B．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷
C．导体中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的
D．导体中的电场是由电源的电场和导体中积累的电荷形成的电
场叠加而形成的
12/9/2021
第十九页，共四十七页。
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AD [电源将负电荷从负极搬到正极，维持正、负极间有一定的 电势差，A 正确，B 错误；导体中的电场是电源电场和导体中积累的 电荷形成的电场叠加而成的，C 错误，D 正确。]
12/9/2021
第二十七页，共四十七页。
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电流(diànliú)的微观表达式
1.推导过程 (1)题设 如图所示，AB 表示粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压， 导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v，设导体的长度为 L， 横截面积为 S，导体每单位体积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷 的电荷量为 q。
一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。
12/9/2021
第二十一页，共四十七页。
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3．环形电流的计算 环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓等效电流，就是把 电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周 上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计 算等效电流。利用 I＝qt ＝Tq求等效电流。
第十四页，共四十七页。
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2．形成电流的三种电荷 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属 导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电 荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正 离子和负离子。
12/9/2021
选修3-1(高中物理旧教材同步讲义)第2章 1 电源和电流同步讲义
1 电源和电流[学习目标] 1.了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向的确定，会用公式q ＝It 分析相关问题.3.会从微观的角度表示电流的大小．一、电源1．定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置．2．作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流． 二、恒定电场1．定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场．2．形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．3．特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同． 三、恒定电流1．定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．2．电流的定义式：I ＝qt ，其物理意义：单位时间内通过导体横截面的电荷量，是表示电流强弱程度的物理量．1．判断下列说法的正误．(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．( × ) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量．( × ) (3)导体中的电流是正电荷定向移动形成的．( × ) (4)电子移动的方向就是电流的方向．( × )(5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．( √ )2．在一次闪电的过程中，流动的电荷量大约为300 C ，持续的时间大约是0.005 s ，则所形成的平均电流强度为__________ A. 答案 6.0×104一、电流的理解和计算如图1所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t 内通过细管某截面的正电荷的总电荷量为q 1，通过此截面的负电荷的总电荷量为q 2.图1(1)确定通过导电液体中电流的方向． (2)计算导电液体中电流的大小．答案 (1)电流方向为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右． (2)I ＝|q 1|＋|q 2|t1．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反． 2．电流的大小定义式：I ＝qt .用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等． 3．电流是标量电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量．例1 如图2所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2 s 内各有1.0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，则溶液中的电流方向如何？电流多大？图2答案 方向由A 指向B 0.16 A解析 NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向移动．溶液中电流方向与Na ＋定向移动方向相同，即由A 指向B .Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1.6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 运动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，所以每秒通过M 横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有 I ＝q t ＝q 1＋q 2t＝12×(1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－19) A ＝0.16 A.电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝qt 求电流时，q 为通过电解液中某一横截面的正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. 二、电流的微观表达式如图3所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，设导体的横截面积为S ，导体每单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q .则：图3(1)导体AD 内的自由电荷全部通过横截面D 所用的时间t 是多少？ (2)导体AD 内的自由电荷的总电荷量Q 是多少？ (3)这段导体上的电流是多大？ 答案 (1)t ＝lv(2)导体AD 内的自由电荷总数N ＝nlS 总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq(3)此导体上的电流I ＝Q t ＝nlSqlv＝nqS v1．电流的微观表达式I ＝nq v S(1)从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数n 、每个自由电荷的电荷量q 、定向移动的速率v ，还与导体的横截面积S 有关．若已知单位长度的自由电荷数为n ，则电流的微观表达式为I ＝nq v .注意 I ＝qt 是电流的定义式，I ＝nq v S 是电流的决定式，因此I 与通过导体横截面的电荷量q及时间t 无关．(2)v 表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的． 2．三种速率的比较(1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式I ＝neS v 中的v ，大小约为10－4 m/s.(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．例2 导线中的电流是1 A ，导线的横截面积为1 mm 2.(1)在1 s 内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e ＝1.6×10－19C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)? (3)自由电子沿导线移动1 m ，平均要多长时间？ 答案 (1)6.25×1018个 (2)7.35×10－5 m/s (3)3.78 h 解析 (1)N ＝q e ＝Ite ＝6.25×1018个．(2)由公式I ＝neS v ，得v ＝I neS ＝18.5×1028×1.6×10－19×1×10－6 m/s ≈7.35×10－5 m/s. (3)沿导线移动1 m 需用时 t ＝17.35×10－5s ≈3.78 h.针对训练 (2019·南昌十中高二期中)如图4所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S ，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q ，则当该棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，形成的等效电流为( )图4A ．q v B.qv C ．q v S D.q v S答案 A解析 橡胶棒沿轴线方向以速度v 做匀速直线运动时，Δt 内通过的距离为v ·Δt ，Δt 内通过某横截面的电荷量Q ＝q v Δt ，根据电流的定义式I ＝QΔt，得到等效电流I ＝q v ，A 正确.1．(对电源的理解)下列关于电源的说法中正确的是( )A ．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B ．电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差C ．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D ．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量 答案 B解析 电源的作用是维持正、负极之间稳定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，在电源内部，电源将电子由正极不断地搬运到负极，故A 错，B 对．电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错．电源是对电路提供能量的装置，故D 错．2．(对电流方向的理解)关于电流的方向，下列叙述中正确的是( ) A ．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B ．在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定C ．不论何种导体，电流的方向均规定为正电荷定向移动的方向D ．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同 答案 C3．(I ＝qt的理解和应用)电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，在通电5分钟的时间内，通过电阻横截面的电子数为()A．1 500个B．9.375×1019个C．9.375×1021个D．9.375×1020个答案C解析由公式q＝It得，n＝qe＝Ite＝9.375×1021个，故选C.4．(电流微观表达式的理解和应用)有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是()A．通过甲、乙两导体的电流相同B．通过乙导体的电流是甲导体的2倍C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等答案B解析由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错，B对．由于I＝nqS v，所以v＝InqS，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q 不知道)，所以无法判断v，故C、D错．考点一对恒定电流的理解1．形成持续电流的条件是()A．只要有电压加在物体的两端B．必须保持导体两端有电压C．只在导体两端加瞬时电压D．只要有大量的自由电荷答案B2．(2019·华中师大附中高二期中)关于电流，下列说法中正确的是()A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大C．在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流D．因为电流有方向，所以电流是矢量答案B解析 据I ＝qt 可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，并非通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大，故A 错误，B 正确；电解液中正、负电荷向相反方向运动对形成电流是等效的，C 错误；电流有大小和方向，但电流是标量，故D 错误．3．在导体中有电流通过时，下列说法正确的是( ) A ．电子定向移动速率接近光速 B ．电子定向移动速率即是电场传导速率 C ．电子定向移动速率即是电子热运动速率D ．金属导体导电时，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动 答案 D解析 电子定向移动的速率很小，约为10－4 m/s ，金属导体导电时，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向移动，故A 错误，D 正确．电场的传导速率等于光速c ＝3×108 m/s ，无规则热运动速率的数量级为105 m/s ，故B 、C 错． 考点二 I ＝qt的理解与应用4．在示波管中，电子枪2 s 内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为( ) A ．4.8×10－6 A B ．3×10－13AC ．3×10－6 A D ．9.6×10－6 A答案 A解析 电子枪2 s 发射的电荷量q ＝6×1013×1.6×10－19 C ＝9.6×10－6 C ，所以示波管中的电流大小为I ＝q t ＝9.6×10－62A ＝4.8×10－6 A ，故A 正确，B 、C 、D 错误．5．某电解池中，若在2 s 内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( ) A ．0 B ．0.8 A C ．1.6 A D ．3.2 A 答案 D解析 电荷的定向移动形成电流，但“＋”“－”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和．在2 s 内通过截面的总电荷量应为q ＝1.6×10－19 ×2×1.0×1019 C ＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C ＝6.4 C ．由电流的定义式知I ＝q t ＝6.42A ＝3.2 A.6．北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时，环中运行的电子数量为(已知光速c ＝3×108 m/s ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C)( )A ．5×1010个B ．5×1011个C ．1×102个D ．1×104个答案 B解析 电子运动一周所需要的时间： t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6 s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内通过该截面的电荷量为：q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C环中运行的电子数N ＝qe ＝8×10－81.6×10－19个＝5×1011个．考点三 I ＝nq v S 的理解与应用7．(多选)给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( ) A ．粗的地方电流大，细的地方电流小 B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小 C ．各处的电流大小相等D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大 答案 CD解析 同一根导线上的电流相等，故A 错误，C 正确；由I ＝nqS v 可得v ＝InqS ，粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大，故B 错误，D 正确．8．(多选)(2019·无锡市江阴四校高二期中)一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ，设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为q .此时电子的定向移动速率为v ，在t 时间内，通过铜导线横截面的自由电子数量可表示为( ) A ．n v St B ．n v t C.It q D.It Sq答案 AC解析 在t 时间内，通过铜导线横截面的电荷量为It ，通过铜导线横截面的自由电子数量可表示为N ＝It q ，故C 正确，D 错误；把I ＝nqS v 代入N ＝Itq可得N ＝n v St ，故A 正确，B 错误．9．(多选)(2019·临川二中高二期中)半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小 答案 AB解析 截取圆环的任一截面S ，则在橡胶环运动一周的时间内通过这个截面的电荷量为Q ，即I ＝q t ＝Q T ＝Q 2πω＝Qω2π，由此可知，A 、B 项正确，C 、D 项错误．10．(2020·佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( ) A.I Δl eS m 2eU B.I Δl e m 2eU C.I eSm 2eUD.IS Δl em 2eU答案 B解析 加速过程，eU ＝12m v 2，则v ＝2eUm，由I ＝nq v S 知，一小段长为Δl 的电子束内的电子数N ＝n ΔlS ＝Δl I e v ＝I Δlem 2eU.。
2014版高中物理 2-1电源和电流课件 新人教版选修3-1
【答案】
(1)见解析
(2)向右
(3)16 C
(4)4 A
1．某电解液中，若在4 s内各有1.0×1019 个二价正离子和 2.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电 流是( )
s C
A．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A 【解析】 电流是由正、负离子定向移动形成的，则在4
(3)电流的微观表达式：I＝
nqSv
，其中n表示导体
单位体积内 电荷量
荷
的自由电荷数，q表示每个自由电荷的 ，v表示导体中的自由电
，S表示导体的 横截面积 ．
定向移动的速率
2．思考判断 (1)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越 多．( √ ) (2)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的．( × ) (3)电流总是从电势高的一端流向电势低的一端．(× )
步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课时作业】
课
标
解
读
重
点
难
点
1.了解形成电流的条件，知道电源的作用 和导体中的恒定电场，初步体会动态平衡 1.电流的定义和 的思想． 向的规定；理解恒定电流． 计算．(重点) 重点) 2.理解电流的定义，知道电流的单位、方 2.电源的作用．( 3.经历金属导体内自由电子定向移动速率 3.电流的微观实
恒定电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的稳 定的电场，但恒定电场的基本性质与静电场相同．
恒定电流
1.基本知识 (1)电流 ①概念：电荷的 定向移动 形成电流． ②物理意义：反映了电流的 强弱 程度． ③符号及单位：用符号 I 表示，单位是 安培 ，符号为 A . ④表达式： I＝q t .
全国优质课一等奖人教版高中物理《电源和电流》公开课课件
因碰撞，大量自由电荷
定向运动的平均速率 不
而非匀强电场。
随时间变化。
串联电流表，得
到 恒定电流
大小、方向都不随时间变化的电流叫做恒定电流.
。
1、概念：电荷的定向移动形成电流。
2、定义：用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱，
叫做电流I。
3、单位:国际单位 安培(A) 1A=1C/s
常用单位：毫安（mA）、微安（μA）
电量：
q 4100 103 A 3600s 1.476 104 C
三、电流的微观表达式
推导：一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向
移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电
荷数为n，每个自由电荷量为q。
B
A
总电量 电荷总数
Q
Nq
nlSq
=
=
I =
B. 该导体自由电荷定向移动的速率为/，该速率很大，等于光速
C. 该导体自由电荷定向移动的速率为/，该速率很小，远小于光速
D. 该导体自由电荷定向移动的速率为/，该速率很大，等于光速
课堂小结
1、形成电流的条件：（1）存在自由电荷（2）导体两端存在电压
2、电源的作用：提供持续的电压
A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从
而保持两极之间有稳定的电势差
B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
二、恒定电流(steady current)
思考 我们在上一章中曾经得出结论：在静电平衡时，导体内部
A
B
等势体
高中物理 第二章第1节 电源和电流同步导学案(含解析)新人教版选修31
【三维设计】2013-2014学年高中物理 第二章第1节 电源和电流同步导学案（含解析）新人教版选修3-11.电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持 续电流。
2．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流， 产生电流的条件是导体内有自由电荷，且导体两端 存在电压。
3．电流的大小为I ＝qt，方向规定为正电荷定向移动的方向。
负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
电 源[自学教材](1)如图2－1－1所示，带有正、负电荷的A 、B 两个导体，若用一条导线连接，则导线中的自由电子在静电力的作用下定向移动，B 失去电子，A 得到电子，A 、B 之间的电势差很快消失，两导体成为等势体，在导线中形成瞬时电流。
(2)电源：就是在A 、B 两个导体之间连接的一个装置，它能源 图2－1－1 源不断地把经过导线流到A 的电子取走补给B ，使A 、B 两个导体始终保持一定数量的正、负电荷，维持一定的电势差，使电路中形成持续的电流。
电源就是把电子从A 搬到B 的装置。
(3)形成电流的条件：一是要有自由移动的电荷；二是导体两端存在电势差。
[重点诠释]1．电源的作用(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能。
2．形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
[特别提醒] 有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件：(1)电路中有电源。
(2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来。
所以只有电源，电路不闭合也不会有持续电流。
1．现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源，关于电源以下说法正确的是( )A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量解析：电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A错；从能量角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，B对；电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，故C错；电源是对电路提供能量的装置，故D错。
【名师同步导学】2013-2014学年高中物理 第2章 第2节 电动势课件 新人教版选修3-1
W非 W F (1)电动势E＝ q 与U＝ q 及电场强度E＝ q 均采用比值 定义法． (2)电压U计算时考虑正、负，而电动势E只能是正 值．
3．电源的内阻及容量 (1)电源的内阻
电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这
个电阻Байду номын сангаас做电源的内阻．
内阻和电动势是电源的重要参数．
(2)电池的容量 ①定义：电池的容量就是电池放电时能输出的总电
(6)对电动势的理解 ①在不同电源中，非静电力做功的本领不同，即把相 同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力 做功的多少不同，电动势大小也不同． W ②公式E＝ q 是电动势的定义式而不是决定式，E的大 小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，电动势不 同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同． ③电动势的大小：等于在电源的内部从负极到正极移 送单位正电荷非静电力做功的数值．一定要注意必须是 “单位正电荷”，而不是“任意电荷”．
荷 量 ， 通 常 以 安 培 小 时 (A·h) 或 毫 安 小 时 (mA·h) 做 单
位．
对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越 小．
②特点：电池的容量与放电状态有关 ，同样的电
池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量
大.
解题方法指导
对应学生用书P44
对电动势的理解
关于电动势E的说法中正确的是( 成正比，与移送电荷量q的大小成反比 B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和 )
源本身决定的，是表征其他形式的能转化为电能本领的 物理量．电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不 相同的，故选B、C. 【答案】 BC
【方法总结】 (1)电动势描述电源将其他形式的能转化为电能的本 领，电动势越大，电源把其他形式的能转化为电势能的本 领越强． W (2)电动势的表达式为E＝ q ，电动势是用比值法定义 的物理量，只由电源本身的性质决定，与移送的电荷量 q、所做的功W及外电路等均无关．
高中物理 第2章 第1节 电流和电源课件
流，故C正确，不符合题意；D.要得到持续的电流，必须要有电
源，电路还必须闭合，故D错误，符合题意；故选D.
知识点二 导线中的电场
恒定电场．
导线与电源连通后，导线内部很快形成沿导线切线方向的电
场，这个电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成
栏
目
的．尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所 链
6．五点说明诠释电流概念．
栏
(1)电流方向的规定：规定正电荷定向移动的方向为电流方向． 目
链
(2)金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反．
接
(3)电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子
定向移动形成的电流方向是相同的，此时I＝qt 中，q为正电荷总电荷
量和负电荷总电荷量的绝对值之和．
量，v是(D)
A．导体运动的速率
栏
目
B．导体传导的速率
链
接
C．电子热运动的速率
D．自由电荷定向移动的速率
解析：从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷
数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积
有关，故选D.公式I＝nqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率．
题型一 形成电流的条件
A．通过导体的横截面的电量越多，电流越大
栏 目
链
B．导体的横截面越大，电流越大
接
C．单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大
D．导体中的自由电荷越多，电流越大
【审题指导】根据电流的定义I＝qt 可以分析决定电流的因素．
解析：根据电流的定义I＝
q t
可以分析决定电流的因素．电流的
大小取决于电荷量与时间的比值，即单位时间内通过导体横截面的
高中物理《电源和电流(1)》优质课教案、教学设计
第一节、电源和电流学案【目标引领】1. 明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2. 知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3. 从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。
【自主探究，合作解疑】探究1、如何形成持续电流①如图所示，A、B 为两个带等量异种电荷的金属球，A、B 之间是否有电势差？②若用导线将两个球连接起来，导线中是否有电流流过？③电流能一直持续吗？为什么？④怎样才能使上述导线中有持续的，恒定不变的电流流过？⑤你有办法让导线中有持续的电流吗？如果想要有持续的电流，我们需要有一个怎样的装置？⑥什么叫电源？电源的作用是什么？⑦请类比下面水流装置体会电源作用。
【精讲点拨】例1．例1．下例关于电源的说法正确的是（）A．电源是将其他形式的能转化为电能的装置B．电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正负电荷，维持一定的电势差C．电源的作用是为电路提供自由的电荷D．在电路中电荷由正极流向负极探究2．恒定电场1、在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点?2、导线内的电场，是由谁形成的？2.如何形成恒定电场？导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。
3.恒定电场的特点：【精讲点拨】例2．对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是（）A、导体内部的电场强度为零B、导体是个等势体C、导体中的电场是由电源正负极上的电荷形成的D、导体中的电场是由电源正负极上的电荷和导体中积累的电荷共同形成的探究3．恒定电流由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定.大小方向都不随时间变化的电流称为恒定电流1.恒定电流有什么特点？2.如何表示电流的强弱呢？3.电流的定义？4.定义式？物理意义？单位？5.方向的规定？实际方向？标矢量性？注意（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
高中物理公开课优质课件精选电流和电源01
是国际单位制中七个 迁移
2．(多选)在示波管中，电子枪 2 s 内发射了 6×1013 个
电子，则示波管中电流的大小为( )
A．4.8×10－6 A
B．4.8×10－3 A
栏
C．4.8×10－3 mA
目 链
D．4.8×10－6 mA
接
变式 迁移
解析：在 2 s 内通过示波管的电荷量为：
动的电荷
目 链
D．电流可能是正电荷定向移动形成的，也有可能是负 接
电荷定向移动形成的
变式 迁移
解析：导体中的电荷运动有几种情况，只有定向移动
时会形成电流，而定向移动需要两端有电压，只有可移动
的电荷是不行的，金属导体导电是自由电子，电解液导电 栏
就是既有正电荷，也有负电荷．
目 链
答案：D
接
要点二 电流
变式 迁移
3．(单选)关于电源电动势，下列说法正确的是( )
A．电源两极间的电压一定等于电源电动势
B．电源在没有接入电路时两极间电压等于电源电动势 栏
C．所有电源的电动势都是相同的
目
链
D．7 号干电池比 5 号干电池的电动势大
接
变式 迁移
解析：电源在没有接入电路时两极间电压等于电源电动
势，一旦电源接入电路后，用电器会分压，此时电源两极间
《电流和电源01》
执教教师：XXX
栏 目 链 接
电击枪
这是一次十分冒险的特别试验．美国的泰瑟国际公司从美
军 特 种 部 队 和 特 警 队 请 来 了 60 位 志 愿 者 ， 让 他 们 “ 以 身 试
枪”．技术人员手持一种新奇的枪向志愿者射击，结果有效
率为100%.中枪者像被点了要害穴位一样，半秒钟之内全都动